(57)【要約】【課題】光ファイバと光半導体素子との間の光軸のずれを、簡易な構成で抑制することができる光半導体素子収納用パッケージ、および光半導体装置を提供する。【解決手段】光半導体素子収納用パッケージは、基体２と、基体２の上面に接合され、一側部に貫通孔３ａが形成された枠体３と、枠体３の貫通孔３ａ周囲の外側面に接合され、光ファイバ５を保持するための保持部材４と、枠体３の貫通孔３ａ周囲の内側面から突出し、光ファイバ５と対応する位置に設けられるべき光半導体素子７を支持するための支持部材６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
前記基体の上面に接合され、一側部に貫通孔が形成された枠体と、
前記枠体の貫通孔周囲の外側面に接合され、光ファイバを保持するための保持部材と、
前記枠体の貫通孔周囲の内側面から突出し、前記光ファイバと対応する位置に設けられるべき光半導体素子を支持するための支持部材とを備えた、光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項２】
前記基体の上面には凹部が形成されており、
前記凹部の底面の一部と前記枠体とが接合されている、請求項１に記載の光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項３】
前記枠体の厚みは、前記基体に向かうに従って、狭くなっており、
前記基体と前記枠体とが、接合材を介して接合されている、請求項１に記載の光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項４】
前記支持部材の厚みは、前記枠体に向かうに従って、広くなっている、請求項１に記載の光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光半導体素子収納用パッケージと、
前記保持部材に保持された光ファイバと、
前記支持部材に支持された光半導体素子と、
前記枠体の上面に接合された蓋体とを備えた、光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体素子を収納するための光半導体素子収納用パッケージ、および光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光通信の分野等で使用される半導体レーザダイオード、フォトダイオード等の光半導体素子を収納するための光半導体素子収納用パッケージ（以下、単に「パッケージ」と称する）が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなパッケージの内部に光半導体素子を収納するとともに、光ファイバと光半導体素子との間の光軸を調整して組み立てることにより光半導体装置が構成される。このような光半導体装置を外部電気回路基板にネジ止めする際に、光ファイバと光半導体素子との間で調整した光軸がずれることがあった。
【０００３】
具体的に言えば、光半導体装置を製造する際（例えば、基体と枠体とをロウ材により接合するために加熱・冷却する際）に、基体と枠体との熱膨張係数差に起因して生じる内部応力により、光半導体装置を構成する基体に反りが生じることがあった。基体に反りが生じた光半導体装置を外部電気回路基板にネジで締め付けた場合に、ネジ止めの外力により基体の反りが矯正される。基体の反りが矯正されるので、基体の中央部が高さ方向に変位し、光ファイバと光半導体素子との間で調整した光軸がずれることになる。この結果、光ファイバと光半導体素子との間の光結合効率が著しく劣化する。
【特許文献１】特開２００４−１１９８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光ファイバと光半導体素子との間の光軸のずれを、簡易な構成で抑制することができる光半導体素子収納用パッケージ、および光半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明における光半導体素子収納用パッケージは、基体と、前記基体の上面に接合され、一側部に貫通孔が形成された枠体と、前記枠体の貫通孔周囲の外側面に接合され、光ファイバを保持するための保持部材と、前記枠体の貫通孔周囲の内側面から突出し、前記光ファイバと対応する位置に設けられるべき光半導体素子を支持するための支持部材とを備える。
【０００６】
本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、保持部材は、枠体の貫通孔周囲の外側面に接合され、光ファイバを保持するための部材である。また、支持部材は、枠体の貫通孔周囲の内側面から突出し、光半導体素子を支持するための部材である。このため、例えば、基体に反りが生じた光半導体素子収納用パッケージを外部電気回路基板にネジで締め付けた場合に、基体の反りが矯正され、基体の中央部が高さ方向に変位した場合であっても、光ファイバを保持するための保持部材と光半導体素子を支持するための支持部材とは、同じように変位する。すなわち、光ファイバと光半導体素子とは、同じように変位する。この結果、光ファイバと光半導体素子との間で調整した光軸のずれを抑制することができる。
【０００７】
上記目的を達成するために本発明における光半導体装置は、本発明に係る光半導体素子収納用パッケージと、前記保持部材に保持された光ファイバと、前記支持部材に支持された光半導体素子と、前記枠体の上面に接合された蓋体とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明の光半導体素子収納用パッケージ、および光半導体装置は、光ファイバと光半導体素子との間の光軸のずれを、簡易な構成で抑制することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
ただし、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の一実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、本発明に係る光半導体素子収納用パッケージ、および光半導体装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る光半導体装置１の一例を示す断面図である。図１に示すように、光半導体装置１は、基体２、枠体３、保持部材４、光ファイバ５、支持部材６、光半導体素子７、第１サブマウント８、第１透光性部材９、第２透光性部材１０、第２サブマウント１１、電子部品１２、および蓋体１３を備えている。ここで、基体２、枠体３、保持部材４、および支持部材５が、本発明に係る光半導体素子収納用パッケージの一実施形態となる。
【００１２】
基体２は、例えば、銅（Ｃｕ）-タングステン（Ｗ）合金、鉄（Ｆｅ）-ニッケル（Ｎｉ）-コバルト（Ｃｏ）合金等の比較的高い熱伝導性を有する金属からなる。基体１は、光半導体素子７や電子部品１２から発せられる熱を外部に拡散するための放熱板としても機能する。
【００１３】
枠体３は、基体２の上面に接合されており、本実施形態においては、四角形状に形成されている。また、枠体３は、一側部に貫通孔３ａが形成されている。ここで、枠体３は、例えば、Ｃｕ-Ｗ合金、Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ合金等の金属からなる。
【００１４】
保持部材４は、枠体３の貫通孔３ａ周囲の外側面に接合され、光ファイバ５を保持するための部材である。ここで、保持部材４は、例えば、Ｃｕ-Ｗ合金、Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ合金等の金属からなる。保持部材４は、Ｃｕ-Ｗ合金、Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ合金等のインゴット（塊）をプレス加工で筒状とすることにより作製される。また、保持部材４は、ＹＡＧレーザ溶接等により枠体３に接合される。このため、本実施形態においては、図１に示すように、枠体３の貫通孔３ａ周囲の外側面に、保持部材４を接合するための凸部が形成されている。
【００１５】
支持部材６は、枠体３の貫通孔３ａ周囲の内側面から突出している。本実施形態においては、支持部材６は、枠体３の貫通孔３ａ周囲の内側面であって、かつ、貫通孔３ａの下方の部分に接合されている。すなわち、基体２と支持部材６との間には、中空Ｈが形成されている。図２は、本実施形態に係る光半導体装置１の支持部材６の周囲を拡大した斜視図である。図２に示すように、支持部材６は、光ファイバ５と対応する位置に設けられるべき光半導体素子７を、後述する第１サブマウント８を介して支持するための部材である。ここで、支持部材６は、例えば、Ｃｕ-Ｗ合金、Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ合金等の金属からなる。また、光半導体素子７は、半導体レーザダイオード、フォトダイオード等である。
【００１６】
ここで、本実施形態においては、基体２と支持部材６との間に、中空Ｈが形成されているので、例えば、電子部品１２から発せられる熱の温度が非常に高い場合であっても、光半導体素子７へその熱を伝え難くすることができる。電子部品１２から光半導体素子７へ伝えられる熱のルート（距離）が長くなるからである。これにより、光半導体素子７の作動性を損なわせることなく、長期にわたり正常かつ安定して光半導体素子７を作動させることができる。
【００１７】
なお、枠体３と支持部材６とは、一体的に形成されていてもよいし、それぞれ別個に形成されたものを互いに接合するようにしてもよい。
【００１８】
第１サブマウント８は、支持部材６の上面に接合されている。ここで、第１サブマウント８は、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体（アルミナセラミックス）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス等の誘電体からなる。第１サブマウント８の上面には、例えば、モリブデン（Ｍｏ）-マンガン（Ｍｎ）等からなる金属ペーストを焼結することによって得られる配線（図示せず）が形成されている。第１サブマウント８の上面には、光半導体素子７と、後述する第２透光性部材１０とが接合されている。
【００１９】
第１透光性部材９は、枠体３の貫通孔３ａ周囲の外側面に接合されている。また、第２透光性部材１０は、第１サブマウント８の上面に接合されている。これらの透光性部材９，１０は、例えば、熱膨張係数が４×１０−６〜１２×１０−６／℃（室温〜４００℃）の非晶質ガラス等からなる。ここで、透光性部材９，１０は、例えば、球状、半球状、凸レンズ状、ロッドレンズ状等から形成されている。透光性部材９，１０は、光半導体素子７から光ファイバ５への出射光、あるいは、光ファイバ５から光半導体素子７への入射光を、集光あるいは平行光に変換する機能を有している。
【００２０】
第２サブマウント１１は、基体２の上面に接合されている。第２サブマウント１１の材料等は、第１サブマウント８とほぼ同様である。また、第２サブマウント１１の上面には、電子部品１２が接合されている。電子部品１２は、例えば、増幅器（アンプ）等である。ここで、電子部品１２と光半導体素子７とは、ボンディングワイヤＷによって電気的に接続される。
【００２１】
蓋体１３は、枠体３の上面に接合されている。ここで、蓋体１３は、例えば、Ｃｕ-Ｗ合金、Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ合金等の金属やアルミナセラミックス等のセラミック材料からなる。また、枠体３と蓋体１３とは、枠体３の上面に形成されたＡｕ-Ｓｎ合金半田等の低融点ロウ材を介して接合されるが、これに限定されるものではなく、シーム溶接等の溶接法により接合されていてもよい。
【００２２】
ここで、本実施形態においては、光半導体装置１を製造する際に、光ファイバ５と透光性部材９，１０と光半導体素子７との間で光軸の調整が行われる。光軸の調整が行われた光半導体装置１は、図１に示すように、外部電気回路基板１００に、ネジ１００ａによってネジ止め固定される。
【００２３】
ここで、光半導体装置１を製造する際（例えば、基体２と枠体３とをロウ材により接合するために加熱・冷却する際）に、基体２と枠体３との熱膨張係数差に起因して生じる内部応力により、光半導体装置１を構成する基体２に反りが生じることがある。つまり、基体２に反りが生じた状態で、光ファイバ５と透光性部材９，１０と光半導体素子７との間で光軸の調整が行われる。そして、基体２に反りが生じた光半導体装置１を外部電気回路基板１００にネジ１００ａで締め付けた場合に、ネジ止めの外力により基体２の反りが矯正される。基体２の反りが矯正されるので、基体２の中央部が高さ方向に変位し、光ファイバ５と透光性部材９，１０と光半導体素子７との間で調整した光軸がずれることになる。この結果、光ファイバ５と透光性部材９，１０と光半導体素子７との間の光結合効率が著しく劣化する。
【００２４】
しかしながら、本実施形態に係る光半導体装置１によれば、保持部材４は、枠体３の貫通孔３ａ周囲の外側面に接合され、光ファイバ５を保持するための部材である。また、支持部材６は、枠体３の貫通孔３ａ周囲の内側面に接合され、光半導体素子７を支持するための部材である。このため、例えば、基体２に反りが生じた光半導体装置１を外部電気回路基板１００にネジ１００ａで締め付けた場合に、基体２の反りが矯正され、基体２の中央部が高さ方向に変位した場合であっても、光ファイバ５を保持するための保持部材４と光半導体素子７を支持するための支持部材６とは、同じように変位する。すなわち、光ファイバ５と透光性部材９，１０と光半導体素子７とは、同じように変位する。この結果、光ファイバ５と透光性部材９，１０と光半導体素子７との間で調整した光軸のずれを抑制することができる。
【００２５】
以上のように、本実施形態に係る光半導体素子収納用パッケージ、および光半導体装置１によれば、光ファイバ５と光半導体素子７との間の光軸のずれを、簡易な構成で抑制することができる。
【００２６】
なお、上述した実施形態は、本発明の実施形態の一具体例を示すものであり、種々の変更が可能である。以下、いくつかの主な変更例を示す。
【００２７】
（変更例１）
図３は、変更例１に係る光半導体装置１ａの一例を示す断面図である。なお、図３では、図１と異なり、外部電気回路基板１００、第２サブマウント１１、および電子部品１２の図示を省略している。図３に示すように、変更例１に係る光半導体装置１ａは、基体２ａの上面に凹部１４が形成されている。そして、凹部１４の底面１４ａの一部と枠体３とが接合されている。このようにすると、例えば、基体２ａに反りが生じた光半導体装置１ａを外部電気回路基板１００にネジ１００ａで締め付けた場合に、基体２ａの反りが矯正され、基体２ａの中央部が高さ方向に変位した場合であっても、変位することにより生じる応力が、凹部１４で緩和される。すなわち、基体２ａの上面に凹部１４を形成することにより、応力に対する沿面距離を長くすることができるからである。これにより、図１に示す光半導体装置１と比較して、より光ファイバ５と透光性部材９，１０と光半導体素子７との間で調整した光軸のずれを抑制することができる。
【００２８】
（変更例２）
図４は、変更例２に係る光半導体装置１ｂの一例を示す断面図である。なお、図４では、図１と異なり、外部電気回路基板１００、第２サブマウント１１、および電子部品１２の図示を省略している。図４に示すように、変更例２に係る光半導体装置１ｂは、枠体３ｂの厚みが、基体２に向かうに従って、狭くなっている。また、基体２と枠体３ｂとが、接合材１５を介して接合されている。ここで、接合材１５は、例えば、Ａｇ-Ｃｕロウ、半田等である。このようにすると、例えば、基体２に反りが生じた光半導体装置１ｂを外部電気回路基板１００にネジ１００ａで締め付けた場合に、基体２の反りが矯正され、基体２の中央部が高さ方向に変位した場合であっても、変位することにより生じる応力が、接合材１５で緩和される。これにより、図１に示す光半導体装置１と比較して、より光ファイバ５と透光性部材９，１０と光半導体素子７との間で調整した光軸のずれを抑制することができる。
【００２９】
（変更例３）
図５は、変更例３に係る光半導体装置１ｃの一例を示す断面図である。なお、図５では、図１と異なり、外部電気回路基板１００、第２サブマウント１１、および電子部品１２の図示を省略している。図５に示すように、変更例３に係る光半導体装置１ｃは、支持部材６ｂの厚みは、枠体３に向かうに従って、広くなっている。このようにすると、光半導体素子７から発せられる熱を、支持部材６ｂを介して、効率よく基板２へ伝えることができる。支持部材６ｂの厚みが、枠体３に向かうに従って、広くなっているからである。これにより、光半導体素子７の作動性を損なわせることなく、長期にわたり正常かつ安定して光半導体素子７を作動させることができる。
【００３０】
（変更例４）
なお、上記では、変更例１〜３それぞれの光半導体装置１ａ〜１ｃについて説明したが、これに限定されない。すなわち、変更例１と２、変更例１と３、変更例２と３、および変更例１〜３の全てを組み合わせた光半導体装置であってもよい。このような光半導体装置によれば、各変更例それぞれの効果を奏することになる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明は、光ファイバと光半導体素子との間の光軸のずれを、簡易な構成で抑制することができる光半導体素子収納用パッケージ、または光半導体装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る光半導体装置の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、上記光半導体装置の支持部材の周囲を拡大した斜視図である。
【図３】図３は、変更例１に係る光半導体装置の一例を示す断面図である。
【図４】図４は、変更例２に係る光半導体装置の一例を示す断面図である。
【図５】図５は、変更例３に係る光半導体装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１、１ａ〜１ｃ  光半導体装置
２、２ａ  基体
３、３ｂ  枠体
３ａ  貫通孔
４  保持部材
５  光ファイバ
６、６ａ、６ｂ  支持部材
７  光半導体素子
１３  蓋体
１４  凹部
１４ａ  底面
１５  接合材
【図１】
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【図２】
2010165844.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010165844.tif 000006
【図５】
2010165844.tif 000007